硬碳

硬碳是指难石墨化碳，是一种通过热解高分子聚合物、石油化工产品、生物质等得到的热解碳。由于前驱体中存在大量H、O、N等杂原子，阻碍了热处理过程中结晶区域的形成，导致在2500℃以上的高温下也很难石墨化。

①沥青制备硬碳

沥青基前驱体由于其残炭率高、原料来源广泛、价格低等，是较好的硬碳制备前驱体。但沥青制备硬碳需要预处理，因为沥青在碳化过程中易于石墨化形成类石墨结构。

沥青预处理通常是利用交联剂将沥青进行交联，改变其微观结构，在热解碳化过程中阻碍石墨微晶的长大，进行固相碳化过程，即可得到硬碳材料；另外一种调制沥青的方法是预氧化法，即利用氧化剂对沥青进行预氧化处理，得到有一定氧含量的预氧化沥青。由于有氧杂原子的存在，沥青在热解碳化过程中不易形成有序的结构，从而得到微观结构相对杂乱的硬碳材料。

②生物质制备硬碳

生物质来源广泛、绿色环保，并且本身就具有丰富的杂原子和独特的微观结构，可以作为制备硬碳的前驱体。有研究者利用柚子皮为碳源制备硬碳材料。他们研究认为，制备样品之所以具有出色的嵌锂性能与材料独特的孔结构密切相关。这种结构有助于材料与电解液充分接触，为Li+在材料内部的传输提供了通道和更多的嵌锂位点。也有研究者以花生壳为碳源制备硬碳材料，他们经过研究认为，同样的实验条件下，材料的丰富孔道结构有助于提升材料的嵌锂容量和循环稳定性。

还有研究者利用玉米秸秆为碳源，经过KOH活化碳化制备得到多孔结构的碳材料，并表现出优异的倍率和循环性能。他们认为微孔的存在使得材料具有大量的缺陷位，为锂离子的存储提供了活性位点，提升了储锂容量，而介孔和大孔的存在则缩短了锂离子的输运距离，提升了锂离子的迁移速率。

根据热解碳化温度的不同，硬碳材料可以分为1000-1400℃之间的高温热解碳和500-1000℃的低温热解碳。根据碳源的不同可以分为树脂碳（如酚醛树脂、环氧树脂、聚糠醇树脂等）、有机聚合物碳（如PVA、PVC、PVDF、PAN等）、炭黑（CVD法制备的乙炔黑等）、生物质碳（如如植物残渣和外壳等）等。